新课标理念下机器人校本课程教学策略

摘要：作者以《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》为引领，从跨学科主题活动的载体、课程内容结构关联的纽带、合作探究创新学习的抓手三个维度出发，探讨了开设机器人校本课程的必要性，同时对机器人教学现状做了具体分析，并提出以项目为载体的机器人校本课程教学策略：发展问题意识、想象能力、质疑能力，促进思维生成；注重倾听表达、小组协作、多元评价，记录思维痕迹；倡导真实情境、批判思维、深度交流，激活深度思维。

关键词：新课标；机器人；校本课程；教学策略

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2024）01-0077-04

教育机器人融合了计算机、工程、电子等多种学科知识，是跨学科知识内容整合的集大成者，带有开放性、综合性、趣味性等特点，被越来越多的师生和家长所接受，校内校外开展机器人教育教学的相关活动屡见不鲜。但不管是何种形式的机器人教育教学，尤其是在校内开展的机器人教学，都要在教学实施中强化素养立意，与时俱进适应数字时代的发展变化，为培育和发展学生核心素养奠基。因此，本文以《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）为引领，探讨新课标理念下机器人校本课程教学策略。

新课标理念下机器人教学的新思考

1.机器人可作为跨学科主题活动的载体

新课标倡导跨学科主题活动，在每个学段都明确设置了跨学科主题内容，旨在融合不同学科的知识与技能，从而提升学生的综合素养和实践能力。而机器人涉及信息科技、科学、数学等学科知识，是开展跨学科主题活动的绝佳载体。要想利用好这个载体不能只注重结果导向，过分强调机器人结构拼搭、程序编写以及最后的功能实现，还要注重过程导向，如机器结构背后蕴藏的齿轮、杠杆等科学原理，程序编写中蕴藏的算法思想等。

2.机器人可作为课程内容结构关联的纽带

新课标明确指出，义务教育阶段信息科技课程以数据、算法、网络、信息处理、信息安全、人工智能为六大逻辑主线。其中，算法和人工智能这两条主线之间可以通过机器人建立起关联纽带。机器人是算法學习的载体，机器人拼搭、程序设计都会涉及算法学习，小学低段可以通过搭建简易结构、设计简单程序引导学生体验算法，中高学段可以通过综合任务分析、复杂程序设计学习算法等。机器人也是人工智能学习的载体，它能够模拟、拓展和延伸人类智能，小学生可以在玩中学、做中学、创中学，从而认识、感受和体验人工智能。

3.机器人可作为合作探究创新学习的抓手

教育机器人具有综合性、开放性、趣味性等特点，是学生合作探究、创新学习的有力抓手，深受中小学生喜爱。其中，小学低段主要是认识、探究和体验机器人，以个人自主探究学习为主；小学中高段主要是借助机器人解决学习和生活中的问题，问题是趋于真实的，往往也是较为复杂的，需要集思广益、多人合作，以小组合作探究、任务式驱动为主，在合作学习和任务解决中可以提升学生的合作探究能力、数字化学习与创新能力。

新课标理念下机器人教学问题浅析

近年来，全国各地越来越多的学校开设了机器人课程，有的作为基础必修课，有的作为拓展选修课，还有的作为竞赛集训课。笔者所在学校也以新课标为根本遵循，每周一下午社团活动时间开设机器人校本课程，教学内容来自校本自编教材，课程周期以学期为单位共5期，按照内容难易第1～5期分别为初级班（上、下）、中级班（上、下）、高级班，每期15次课，每次课80分钟，每期2个平行班，每班30名左右学生，来自3～6年级，按照已有知识水平混合编班。此外，各级各类官方和非官方机器人赛事、校外机器人培训机构也在一定程度上助推了机器人教育的快速普及。在普及过程中，有一种教学现象逐步开始显现，就是把机器人教学简单地视为技能培训，以赛定教、追求速成、侧重奖牌，这显然和新课标的理念不符。因此，机器人教育理念需要不断更新，机器人教学方法需要不断优化，机器人教学模式需要不断创新。

新课标倡导营造开放、自主、探究的学习氛围，理念要从注重技能培养转化为注重能力培养，从注重能力培养转化为注重素养培养，因此，在机器人校本课程教学中要避免、克服和纠正以下问题倾向：①在机器人学习中，学生有时急于求成而不假思索。例如，在搭建机械结构的过程中过度依赖图纸或者范例作品，导致思考和分析问题不深，经常停留在问题表面，缺乏进一步的思维碰撞，不利于发展计算思维。②在机器人教学实施中容易造成结果导向，特别是在以赛促学、追求获奖的驱动下，师生往往更多地关注机器人的功能是否实现、任务是否成功，教师在教学过程中不重视、不关注过程性评价，更多关注和在意终结性评价，不利于发展学生的计算思维。③在机器人教学任务驱动下，学生结果导向明显，在目标任务达成后，不愿整改和优化方案，不愿寻找解决问题的不同方法和路径，不断尝试、反复论证、科学批判的精神不足，开放、深度的学习交流还不够，不利于高阶思维的养成。

新课标理念下机器人校本课程教学策略分析

新课标强调，教学中要系统设计学习活动，突出利用信息科技来解决学生生活和学习中的问题。因此，在教学实施中需要有效的载体、有力的抓手作为支撑。机器人作为跨学科主题活动的载体、信息科技课程内容结构关联的纽带、合作探究创新学习的抓手，尤其是本身兼具综合性、整合性、开放性等特点，更加适合以项目为载体开展项目化学习，逐步从“小”任务驱动转向“大”项目学习。学生在项目化学习中自主探究、合作学习，从而发展计算思维，培育信息科技学科核心素养。因此，新课标理念下机器人校本课程教学应以项目化教学为主导，教学策略结构如图1所示。

1.促进思维生成的机器人项目化“深学定位”策略

新课标强调通过课程学习要让学生具备解决问题的能力，发展计算思维。计算思维是学生的必备品格、关键能力，为促进计算思维的生成，机器人教学应着重在容易被忽视的问题意识、想象能力、质疑能力上使力。

（1）发展问题意识

问题是学习实践的开始，有了问题才能产生解决问题的动力，才会促成思考、发展思维。在机器人项目活动中，教师应引导学生根据项目主题分析任务、分解任务、执行任务，在设计搭建、编程调试机器人时及时发现问题、归纳问题，帮助学生强化问题导向，促成深层次思考，形成问题解决方案。通过解决问题，不断优化方案，培育学生“发现问题—分析问题—解决问题”的思维品质和学习习惯。

（2）发展想象能力

想象力对小学生来说至关重要。为了发展想象力，在机器人项目主题上教师应采用“全开放主题+半开放主题”的形式，课时比例遵循二八原则。半开放的形式是教师主导项目主题，提供必要的学习资源，学生围绕主题设计、制作、改进机器人；全开放的形式是引导学生立足日常生活和学习需要，自主设计项目方案，鼓励天马行空式地设计智能机器人。

（3）发展质疑能力

质疑是思维碰撞的开始，机器人学习具有复杂性和挑战性，而机器人项目实施活动是开放性的。因此，在设计制作过程中教师需要鼓励学生破除心理障碍、大胆质疑，敢于对别人的设计方案、问题解决过程提出质疑，并通过动手搭建测试、计算机编程调试验证自己的质疑。

例如，在機器人校本课程第1期第10课“机器人快递员”中，通过创设情境确立“运送货物”项目主题，活动流程如图2所示。课堂教学以问题为线索，组织学生分析问题，如：“运送货物”要解决哪些任务？怎么实现？为什么这样做？还有没有更好的办法？在协作探究过程中引导学生先确定思路，然后设计方案，再进行机器人搭建、编写程序代码等实践操作，最后通过调试修改、思考改进从而解决问题。学生通过猜测想象、协作探究、问题解决、质疑反思，自主完成项目并拓展项目。机器人快递员不仅能把货物从A地送到B，还能实现自动返回。整堂课不仅顺利完成了机器人快递员项目，还实现了迁移、拓展和巩固解决问题的一般过程和方法。

2.记录思维痕迹的机器人项目化“慧学在线”策略

（1）注重倾听表达

在机器人项目活动中，特别是在学生协作学习的过程中，教师应有意识地帮助学生养成倾听他人观点、表达自己想法的习惯，提供一些表达范式，如“这个问题我是这样想的……大家怎么看？”“你的观点我不认同，我认为……”等，并使用活动情况反馈单记录活动情况，活动反馈单中的内容包括遇到了哪些困难、是怎么解决的、我采纳了同伴的哪些建议、同伴采纳了我的哪些建议等。

（2）注重小组协作

教师按照项目大小和难易来确定小组规模，一般2～4人为宜，在小组协作下共同完成项目活动的设计与实施，使用评价量规记录小组学习情况，评价维度包括成员的“参与程度”“任务分工”“协作程度”三个维度，每个维度均分为A、B、C、D四个等级，每个等级都有量化指标的具体行为描述，分别代表对应维度的不同量化程度。

（3）注重多元评价

机器人项目评价采用“自我+同伴+教师”评价相结合的办法，评价维度包括“态度”“思维”“协作”“创新”四个维度，每个维度均有A、B、C、D四个等级，每个等级分别有具体的量化水平和具体行为描述，学生依据量表进行评价。

3.激活深度思维的机器人项目化“智学进阶”策略

（1）倡导真实情境

在机器人项目活动实施过程中，可以通过器材道具、图纸喷绘、场地布置等途径，模拟再现真实的任务活动场景，以激发学生兴趣，引发共鸣。在情境中引导学生设身处地地思考问题、研究问题，联系生活经验设计适当的方案解决问题。在解决问题的过程中，情境有助于将抽象的表述转化为具象的体验，有益于引发深层次的思维碰撞。

（2）倡导批判思维

机器人项目活动是开放性的，需要学生进行创造，活动过程可采用小组合作的方式展开。在实施过程中，教师应引导学生公正地评判他人的观点，大胆提出自己的见解，阐述解决问题的优化方案，并借助计算机编程语言等工具，通过反复论证加以实现。

（3）倡导深度交流

每一个机器人项目的成功完成，都需要有一个比较成熟的解决方案，而每一个成熟的解决方案背后，必定要经历不断改进、反复优化的过程。在小组讨论交流中，教师应努力将无序的争吵转化为有序的辩论，让每一个观点、想法都能得到表达，让学生经过深入的交流、反复的对比后再进行取舍择优。

例如，在机器人校本课程第2期第5课“机器人向导员”中，在学生学习转弯的原理时，教师从学生生活经验出发创设情境，用常见的自行车、汽车等转弯做联想和类比，引出问题：在场地图A-B-C-D区域中，机器人向导员如何实现转弯？随后，教师组织学生充分讨论交流，引导学生发散思考、提出假设，大胆批判、深度交流，最后通过现场机器人演示加以验证，帮助学生认识和理解机器人并不能像生活中的小汽车一样通过旋转方向盘转弯，而是通过控制左右两侧的轮子来实现转弯，进而帮助学生归纳总结出多种不同的转弯策略。具体策略如上表所示。

结束语

新课标理念下的机器人校本课程教育教学以实践为教学主线，培养学生合作探究能力，力争把课堂时间尽可能多地留给学生，让学生在动手操作和活动体验中学会分析、解决问题，并通过实践掌握原理、得出结论，体现“科”与“技”并重；以方法为教学核心，提高学生思维水平，力争以问题为主导，帮助学生思考提炼解决问题的方法，并将方法迁移应用到解决其他问题中，体现素养立意；以评价为教学抓手，夯实学生知识结构，主张强化过程性评价，用明确的评价量规进行教学反馈，以评促学，帮助学生通过评价及时地形成和完善知识体系，体现教学评一致性。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.义务教育信息科技课程标准（2022年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2022.

[2]刘朋飞.STEAM理念下机器人拓展性课程主题学习活动的设计与实施[J].中国教育信息化，2019（02）：39-42.

[3]刘朋飞，袁久婕，张婤.STEAM理念下小学生机器人项目式学习实践研究[J].中国教育信息化，2021（14）：26-29.

作者简介：刘朋飞，一级教师，硕士研究生，浙江省机器人竞技活动优秀指导教师、杭州市教坛新秀、杭州市拱墅区运河名师。